DE102016109276A1 - Messvorrichtung und Messverfahren zum Messen eines elektrischen Stroms mit einer Rogowski-Spule - Google Patents

Messvorrichtung und Messverfahren zum Messen eines elektrischen Stroms mit einer Rogowski-Spule Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zum Messen eines elektrischen Stroms (I) mit einer Rogowski-Spule (2), über die eine analoge Spulenspannung bereitstellbar ist, welche proportional zu der zeitlichen Ableitung des elektrischen Stroms (I) ist, und mit einer Schaltungsanordnung (3) zur Auswertung der Spulenspannung, wobei die Schaltungsanordnung (3) einen mit der Rogowski-Spule (2) verbundenen Komparator (7) umfasst, mit dem ein von der Spulenspannung abhängiges Digitalsignal (10) erzeugbar ist sowie ein entsprechenden Messverfahren.

Description

  • Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Messvorrichtung zum Messen eines elektrischen Stroms mit einer Rogowski-Spule, über die eine analoge Spulenspannung bereitstellbar ist, welche proportional zu der zeitlichen Ableitung des elektrischen Stroms ist, und mit einer Schaltungsanordnung zur Auswertung der Spulenspannung. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Messen eines elektrischen Stroms mit einer Rogowski-Spule, über die eine analoge Spulenspannung bereitstellt wird, welche proportional zu der zeitlichen Ableitung des elektrischen Stroms ist, und mit einer Schaltungsanordnung, über welche die Spulenspannung ausgewertet wird.
  • Rogowski-Spulen werden auch als Rogowski-Chattock-Spulen oder Rogowski-Steinhaus-Chattock-Spulen bezeichnet. Sie weisen einen toroidförmigen Aufbau auf und werden üblicherweise zur Messung von Wechselströmen verwendet. Zur Messung wird die Rogowski-Spule üblicherweise um den zu messenden Leiter gelegt. Der durch den Leiter fließende Strom erzeugt ein Magnetfeld, welches in der Rogowski-Spule eine Spulenspannung induziert, die proportional zu der zeitlichen Ableitung des Stroms ist.
  • Eine Messvorrichtung mit einer Rogowski-Spule ist beispielsweise aus der DE 10 2012 107 021 B4 bekannt. Die bekannte Messvorrichtung weist eine Schaltungsanordnung auf, über welche die von der Rogowski-Spule bereitgestellte Spulenspannung ausgewertet werden kann. Die Schaltungsanordnung umfasst einen mit der Rogowski-Spule verbundenen Analog-Digital-Wandler, welcher die Spulenspannung abtastet und in ein digitalisiertes Spannungssignal überführt. Die Verwendung eines Analog-Digital-Wandlers ist allerdings mit einem erheblichen schaltungstechnischen Aufwand verbunden.
  • Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den schaltungstechnischen Aufwand zu verringern.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch eine Messvorrichtung zum Messen eines elektrischen Stroms mit einer Rogowski-Spule, über die eine analoge Spulenspannung bereitstellbar ist, welche proportional zu der zeitlichen Ableitung des elektrischen Stroms ist, und mit einer Schaltungsanordnung zur Auswertung der Spulenspannung, wobei die Schaltungsanordnung einen mit der Rogowski-Spule verbundenen Komparator umfasst, mit dem ein von der Spulenspannung abhängiges Digitalsignal erzeugbar ist.
  • Bei der erfindungsgemäßen Messvorrichtung erfolgt die Digitalisierung der Spulenspannung über einen Komparator. Der Komparator kann ein Digitalsignal bereitstellen, das abhängig von der Spulenspannung ist. Auf herkömmliche Analog-Digital-Wandler, welche die Spulenspannung abtasten, kann verzichtet werden. Insofern kann durch die Verwendung eines Komparators der schaltungstechnische Aufwand reduziert werden. Zudem kann der Komparator eine hohe Eingangsimpedanz aufweisen, so dass Beeinträchtigungen der Spulenspannung reduziert werden können.
  • Das von dem Komparator erzeugbare Digitalsignal kann anzeigen, ob die Spulenspannung, bzw. die zeitliche Ableitung des zu messende elektrischen Stroms, positiv oder negativ ist. Bevorzugt ist die Rogowski-Spule derart mit der Schaltungsanordnung verbunden, dass die Spulenspannung ausschließlich an dem Komparator anliegt. Bevorzugt sind keine weiteren Komparatoren, mit der Spulenspannung verbunden, so dass die Spulenspannung ausschließlich mit einem einzelnen Referenzwert verglichen werden kann. Das Digitalsignal kann angeben, ob die Spulenspannung größer oder kleiner als der dem Komparator zuführbare Referenzwert ist. Insofern kann das Digitalsignal ein 1-bit-Signal sein. Hierdurch kann ein besonders einfacher Aufbau der Schaltungsanordnung ermöglicht werden.
  • Das mit dem Komparator erzeugte Digitalsignal kann digital weiterverarbeitet werden. Bevorzugt wird das Digitalsignal einer digitalen Integriervorrichtung zugeführt, über welchen eine Integration des Digitalsignals in der digitalen Domäne erfolgen kann. Über die digitale Integriervorrichtung kann ein dem zu messenden elektrischen Strom proportionales, digitales Ausgangssignal erzeugt werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist dem Komparator als Referenzwert ein von dem Digitalsignal abhängiger Schätzwert zuführbar. Der Schätzwert kann ein Schätzwert des digitalen Ausgangssignals sein, welcher dem zu messenden elektrischen Strom proportional ist. Insofern kann ein digitales Ausgangssignal geschätzt werden, das digitale Ausgangssignal mit der Spulenspannung verglichen werden und das digitale Ausgangssignal entsprechend dem Vergleich korrigiert werden.
  • Vorteilhaft ist es, wenn die Schaltungsanordnung einen Integrator zum Integrieren des Digitalsignals aufweist. Über den Integrator kann ein Referenzsignal für den Komparator bereitgestellt werden, so dass der Komparator die Spulenspannung mit einem durch Integration des Digitalsignals erhaltenen Referenzsignal vergleichen kann.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Integrator als Analogintegrator ausgebildet ist. Der Analogintegrator kann einen Operationsverstärker aufweisen. Der Analogintegrator weist bevorzugt einen Kondensator und einen zu dem Kondensator parallel geschalteten Entladewiderstand auf.
  • Gemäß einer alternativen, vorteilhaften Ausgestaltung ist der Integrator als RC-Glied ausgebildet, so dass die Integration des Digitalsignals ohne aktive Komponenten erfolgen kann. Auf diese Weise kann ein kostengünstiger Aufbau des Integrators ermöglicht werden.
  • Eine weitere alternative Ausgestaltung sieht vor, dass der Integrator als digitaler Integrator ausgebildet ist. Der digitale Integrator kann beispielsweise als rückgekoppelter Addierer, als Zähler oder als Schieberegister ausgestaltet sein. Der digitale Integrator ist bevorzugt in einer CMOS-Technologie ausgebildet, so dass auf eine vergleichsweise teure Bipolartechnologie verzichtet werden kann.
  • Als vorteilhaft hat es sich ferner herausgestellt, wenn der der Komparator eine Hysterese aufweist. Insofern kann der Komparator als Schmitt-Trigger ausgestaltet sein. Durch die Hysterese können unerwünschte schnelle Wechsel des Digitalsignals unterdrückt werden. Somit ist es möglich, die Bitrate des Digitalsignals über die Wahl der Hysterese einzustellen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Schaltungsanordnung eine Einrichtung zur Bitratenkonvertierung, insbesondere eine Einrichtung zur Bitratenreduktion, des Digitalsignals auf. Über die Einrichtung zur Bitratenkonvertierung kann die Bitrate des Digitalsignals an nachfolgende Digitalschaltungen, beispielsweise eine digitale Integriervorrichtung, angepasst werden. Die Einrichtung zur Bitratenkonvertierung kann eine Abtasteinheit aufweisen, über welche das Digitalsignal mit einem Zieltakt abtastbar ist. Optional kann ein Tiefpassfilter zur Tiefpassfilterung des Digitalsignals vor der Abtastung vorgesehen sein. Zur Anbindung von Digitalschaltungen, welche mit verringerter Bitrate arbeiten, eignet sich insbesondere eine Einrichtung zur Bitratenreduktion. Die Einrichtung zur Bitratenreduktion kann beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass aufeinanderfolgende Flanken mit unterschiedlicher Polarität, beispielsweise eine steigende und eine fallende Flanke, aus dem Signalverlauf des Digitalsignals entfernt werden.
  • Die oben genannte Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Messen eines elektrischen Stroms mit einer Rogowski-Spule, über die eine analoge Spulenspannung bereitstellt wird, welche proportional zu der zeitlichen Ableitung des elektrischen Stroms ist, und mit einer Schaltungsanordnung, über welche die Spulenspannung ausgewertet wird, wobei die Schaltungsanordnung einen mit der Rogowski-Spule verbundenen Komparator umfasst, mit dem ein von der Spulenspannung abhängiges Digitalsignal erzeugt wird.
  • Durch das Verfahren können dieselben Vorteile erreicht werden, wie sie bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung beschrieben wurden.
  • Bei dem Verfahren können die im Zusammenhang mit der Messvorrichtung beschriebenen vorteilhaften Merkmale alternativ oder in Kombination Verwendung finden.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken.
  • 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung in einem Blockdiagramm.
  • 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung in einem Blockdiagramm.
  • 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung in einem Blockdiagramm.
  • Die 4 bis 7 zeigen verschiedene alternative Ausgestaltungen eines Integrators.
  • 8 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung in einem Schaltbild.
  • 9 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung in einem Schaltbild.
  • 10 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung in einem Schaltbild.
  • 11 zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung in einem Blockdiagramm.
  • 12 zeigt ein achtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung in einem Blockdiagramm.
  • 13 zeigt ein neuntes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung in einem Schaltbild.
  • 14 zeigt ein zehntes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung in einem Blockdiagramm.
  • 15 zeigt ein Schaltbild der Messvorrichtung nach 14.
  • 16 zeigt ein elftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung in einem Blockdiagramm.
  • 17 zeigt ein Schaltbild der Messvorrichtung nach 16.
  • 18 zeigt ein Blockschaltbild eines Mikroprozessors mit einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung.
  • In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
  • In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Messvorrichtung 1 zum Messen eines elektrischen Stroms I in einem Leiter 4 dargestellt. Die Messvorrichtung 1 weist eine Rogowski-Spule 2 auf, über die eine analoge Spulenspannung bereitstellbar ist, welche proportional zu der zeitlichen Ableitung des elektrischen Stroms I ist. Die Rogowski-Spule 2 umschließt den Leiter 4. Der durch den Leiter 4 fließende Strom I erzeugt ein Magnetfeld, welches in der Rogowski-Spule 2 eine Spulenspannung induziert, die proportional zu der zeitlichen Ableitung des Stroms I ist. Die Spulenspannung liegt über den Anschlusspolen 5, 6 der Rogowski-Spule 1 an. Der erste Anschlusspol 5 ist mit einer Schaltungsanordnung 3 zur Auswertung der Spulenspannung verbunden, der zweite Anschlusspol 6 ist geerdet.
  • Direkt am Eingang der Schaltungsanordnung 3 erfolgt eine Wandlung der analogen Spulenspannung in ein Digitalsignal 10, so dass alle folgenden Schritte zur Auswertung mittels digitaler Elektronik durchgeführt werden können. Auf eine Eingangsverstärkerstufe kann bei der Schaltungsanordnung 2 verzichtet werden. Die Schaltungsanordnung 3 weist einen mit der Rogowski-Spule 2 verbundenen Komparator 7 auf, mit dem das von der Spulenspannung abhängiges Digitalsignal 10 erzeugbar ist. Bei dem Komparator 7 handelt es sich um eine elektronische Schaltung, deren Ausgangspegel davon abhängig ist, ob ein an einem ersten Eingang 8 des Komparators 7 anliegendes Signal, hier die Spulenspannung, größer oder kleiner als ein an einem zweiten Eingang 9 des Komparators 7 anlegendes Referenzsignal ist. Die Eingänge 8, 9 des Komparators 7 weisen eine hohe Eingangsimpedanz auf, so dass unerwünschte Rückwirkung auf die Spulenspannung möglichst gering gehalten werden können.
  • Das Digitalsignal 10 entspricht einer 1-bit-information und kann einer Digitalschaltung 13 zugeführt werden. Bevorzugt weist die Digitalschaltung 13 eine digitale Integriervorrichtung auf, über welche das Digitalsignal 10 zeitlich intergiert werden kann. Da das Digitalsignal 10 der zeitlichen Ableitung des zu messenden elektrischen Stroms I entspricht, kann durch das Integrieren des Digitalsignals 10 ein digitales Signal erhalten werden, welches proportional zu dem zu Strom I ist.
  • Die Schaltungsanordnung 3 weist ferner einen mit dem Ausgang des Komparators 7 verbundenen Integrator 11 auf. Durch zeitliche Integration des Digitalsignals 10 mittels des Integrators 11 ist ein Referenzsignal 12 erzeugbar, welches dem Komparator 7 über den zweiten Eingang 9 zugeführt wird. Der Komparator 7 vergleicht somit die Spulenspannung mit einem Schätzwert, welcher durch Integration des Digitalsignals 10 erhalten wird.
  • In der 2 ist ein Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Messvorrichtung 1 dargestellt. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel weist der Komparator 7 des zweiten Ausführungsbeispiels eine Hysterese auf. Durch die Hysterese werden schnelle Wechsel des Digitalsignals 10 unterdrückt. Der Ausgang des Komparators wird somit erst dann umgeschaltet, wenn die Differenz der Eingangswerte einen durch die Hysterese vorgegebenen Absolutwert überschreitet. Durch die Wahl der Hysterese kann die Bitrate des Digitalsignals 10 eingestellt werden. Die Bitrate des Digitalsignals 10 wird ferner durch die Verstärkung des Integrators 11 beeinflusst.
  • Die 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Messvorrichtung 1 mit einer Rogowski-Spule 2 und einer Schaltungsanordnung 3 zur Auswertung der Spulenspannung der Rogowski-Spule 2. Die Schaltungsanordnung 3 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel weist eine Einrichtung zur Bitratenkonvertierung 14 auf, über welche die Bitrate des Digitalsignals 10 an die Erfordernisse der Digitalschaltung 13 angepasst werden kann. Die Einrichtung zur Bitratenkonvertierung 14 kann eine Abtasteinheit aufweisen, welche das Digitalsignal 10 mit einem vorgegebenen Zieltakt abtastet. Optional kann das Digitalsignal vor der Abtastung tiefpassgefiltert werden, um den Alias-Effekt zu vermeiden. Alternativ kann in der Einrichtung zur Bitratenkonvertierung 14 eine Verringerung der Bitrate dadurch erfolgen, dass eine steigende oder eine fallende Flanke des Digitalsignals 10 und die jeweilige darauffolgende gegensätzliche Flanke eliminiert werden.
  • In den 4 bis 7 sind verschiedene Ausgestaltungen des Integrators 11 dargestellt, welche bei sämtlichen beschriebenen Ausführungsbeispielen der Messvorrichtung 1 Verwendung finden können.
  • Die 4 zeigt einen Integrator 11, welcher als Analogintegrator ausgebildet ist. Der Analogintegrator ist nach Art eines aktiven Tiefpasses ausgebildet. Der Analogintegrator weist einen Operationsverstärker 15 auf, welcher über Widerstände 17, 18 und einen Kondensator 16 als Integrator beschaltet ist. Der Widerstand 17 wird derart gewählt, dass die Zeitkonstante außerhalb des gewünschten Messbereichs liegt.
  • In der 5 ist ein Integrator 11 gezeigt, welcher als passiver RC-Tiefpass mit einem Widerstand 19 und einem Kondensator 20 ausgestaltet ist. Die Grenzfrequenz des RC-Tiefpasses wird bevorzugt derart gewählt, dass sie größer ist als die tiefste zu erwartende Frequenz des Messsignals.
  • Die 6 zeigt einen mit Bauteilen der Digitalelektronik ausgestalteten Integrator 11. Der Integrator 11 weist einen Summierer 21 und ein Verzögerungsglied 22 auf, über welches das verzögerte Ausgangssignal des Summierers 21 auf den Summierer 21 rückgekoppelt wird. Der Summierer 21 und das Verzögerungsglied sind besonders bevorzugt in einer CMOS-Technologie gefertigt.
  • In der 7 ist eine Ausgestaltung des Integrators 11 als Zähler 23 dargestellt.
  • Die 8 zeigt ein Schaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels einer Schaltungsanordnung 3 einer Messvorrichtung. Der Komparator 7 weist einen Differenzverstärker auf, der aus den Transistoren T8, T9, T10, T11 und den Widerständen R5, R6, R7 gebildet ist. Ferner umfasst der Komparator 7 einen dem Differenzverstärker nachgeschalteten Verstärker mit dem Widerstand R8 und de Transistor T12. Schließlich weist der Komparator 7 eine Ausgangsstufe mit den Transistoren T13 und T14 auf, welche das Digitalsignal 10 ausgeben. Das Digitalsignal 10 ist über einen passiven Integrator auf einen Eingang 9 des Komparators 7 rückgekoppelt. Der Passive Integrator ist nach Art eines RC-Tiefpasses ausgebildet und umfasst einen Widerstand R10, der in Serie mit einer Parallelschaltung eines Kondensators C1 mit einem Widerstand R9 ausgestaltet ist.
  • In der 9 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung 3 einer Messvorrichtung dargestellt. Der Aufbau dieser Schaltungsanordnung 3 entspricht im Wesentlichen dem Aufbau der Schaltungsanordnung nach dem vierten Ausführungsbeispiel. Allerdings ist die Schaltungsanordnung 3 nach dem fünften Ausführungsbeispiel ausschließlich aus CMOS-Transistoren und diskreten Widerständen R9, R10 und einer diskreten Kapazität C1 ausgestaltet. Hierdurch wird es möglich, die Schaltungsanordnung 3 als integrierte Schaltungsanordnung auszubilden und die Kapazität C1 und die Widerstände R9, R10 als externe Beschaltung 24 der integrierten Schaltungsanordnung 3 vorzusehen. Die die Kapazität C1 und die Widerstände R9, R10 der externe Beschaltung 24 können als SMD-Bauteile ausgebildet sein.
  • Die 10 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung 3 einer Messvorrichtung. Der Aufbau dieser Schaltungsanordnung 3 entspricht im Wesentlichen dem Aufbau der Schaltungsanordnung nach dem vierten und fünften Ausführungsbeispiel. Bei dem sechsten Ausführungsbeispiel ist Kapazität des passiven Integrators, welche das Digitalsignal 10 auf den Eingang 9 rückkoppelt als Gate-Drain-Kapazität (so genannten Miller-Kapazität) eines MOSFET-Transistors T30 ausgebildet. Zu Realisierung des mit der Kapazität in Serie geschalteten Widerstands ist ein MOSFET-Transistor T31 vorgesehen, dessen Gate und Source kurzgeschlossen sind. Die Schaltungsanordnung 3 nach dem sechsten Ausführungsbeispiel kann vollständig als integrierte Schaltungsanordnung, beispielsweise in einer CMOS-Technologie, realisiert werden, d.h. sie erfordert keine externe Beschaltung.
  • In der 11 ist ein Blockdiagramm eines siebten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zusätzlich zu dem ersten Integrator 11 ein zweiter Integrator 11‘ vorgesehen, der das das Ausgangssignal des ersten Integrators 11 integriert. Die Ausgangssignale des ersten Integrators 11 und des zweiten Integrators 11‘ werden in einem Addierer 25 addiert und dann als Referenzwert dem Eingang 9 des Komparators 7 zugeführt. Insofern wird das Digitalsignal 10 einer Filterung höherer Ordnung unterzogen. Hierdurch kann die Bandbreite gesteigert werden und das SNR erhöht werden.
  • 12 zeigt ein achtes Ausführungsbeispiel einer Messvorrichtung 1, welches auf dem siebten Ausführungsbeispiel aufbaut. Die Messvorrichtung 1 nach dem achten Ausführungsbeispiel weist zusätzlich einen dritten Integrator 11‘‘ auf, welchem das Ausgangssignal des zweiten Integrators 11‘ zugeführt wird. Der Addierer 25 addiert die Ausgangssignale des ersten Integrators 11, des zweiten Integrators 11‘ und des dritten Integrators 11‘‘. Das Ergebnis wird dem Komparator 7 als Referenzwert zugeführt.
  • 13 zeigt ein neuntes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung in einem Schaltbild. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Rogowski-Spule 2 bevorzugt einen Schirm 26 auf, welcher geerdet ist. Die Anschlusspole 5, 6 der Rogowski-Spule 2 sind beide mit der Schaltungsanordnung 3 verbunden. Die Schaltungsanordnung 2 ist differentiell ausgebildet.
  • Die 14 und 15 zeigen ein zehntes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung 1. Die Anschlusspole 5, 6 der Rogowski-Spule 2 sind beide mit der Schaltungsanordnung 3 verbunden. Die Schaltungsanordnung 2 ist differentiell ausgebildet. Bei der Schaltungsanordnung 2 nach dem zehnten Ausführungsbeispiel ist ein Integrator 27 in dem Komparator integriert. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Spulenspannung integriert und das Digitalsignal 10 ohne weitere Integration rückgekoppelt. Das Digitalsignal ist nicht proportional zur Ableitung des zu messenden Stroms I sondern proportional zu dem zu messenden Strom I.
  • Die 16 und 17 zeigen ein elftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung 1. Im Gegensatz zu dem zehnten Ausführungsbeispiel weist die Schaltungsanordnung einen Integrator 11 auf, über welchen das Digitalsignal 10 integriert wird, bevor es rückgekoppelt wird.
  • 18 zeigt ein Blockschaltbild eines Mikrokontrollers 27, welcher eine zentrale Recheneinheit CPU aufweist. Die Mikrokontroller weist eine Vielzahl an Einheiten auf, welche über einen internen Bus mit der zentralen Recheneinheit CPU verbunden sind. Bei diesem Mikrokontroller 27 ist eine Auswerteeinheit RSC an den Bus angebunden, welche eine Schaltungsanordnung 2 zur Auswertung der Spulenspannung einer Rogowski-Spule 2 aufweist. Die Auswerteeinheit RSC kann bevorzugt über einen Direct Memory Access-Controller DMA gesteuert werden, so dass von der Auswerteeinheit RSC erzeugte Daten direkt an einen Speicher SRAM oder eine andere Einheit, beispielsweise eine Digital-Filter-Acceleration-Einheit DFA, übergeben werden können. Ferner kann die Auswerteeinheit RSC an einen Interrupt-Controller IRC angebunden sein, um bei Ereignisse, wie beispielsweise dem Überschreiten eines Maximalstroms, durch einen vorgegebenen Interrupt in der zentralen Recheneinheit CPU die Ausführung geeigneter Maßnahmen mit geringem Zeitverzug zu erzwingen.
  • Die vorstehend beschriebenen Messvorrichtungen 1 zum Messen eines elektrischen Stroms I weisen jeweils eine Rogowski-Spule 2, über die eine analoge Spulenspannung bereitstellbar ist, welche proportional zu der zeitlichen Ableitung des elektrischen Stroms I ist, und eine Schaltungsanordnung 3 zur Auswertung der Spulenspannung auf. Die Schaltungsanordnung 3 umfasst einen mit der Rogowski-Spule 2 verbundenen Komparator 7, mit dem ein von der Spulenspannung abhängiges Digitalsignal 10 erzeugbar ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102012107021 B4 [0003]

Claims (10)

  1. Messvorrichtung zum Messen eines elektrischen Stroms (I) mit einer Rogowski-Spule (2), über die eine analoge Spulenspannung bereitstellbar ist, welche proportional zu der zeitlichen Ableitung des elektrischen Stroms (I) ist, und mit einer Schaltungsanordnung (3) zur Auswertung der Spulenspannung, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (3) einen mit der Rogowski-Spule (2) verbundenen Komparator (7) umfasst, mit dem ein von der Spulenspannung abhängiges Digitalsignal (10) erzeugbar ist.
  2. Messvorrichtung nach Anspruch 1, wobei dem Komparator (7) als Referenzwert ein von dem Digitalsignal (10) abhängiger Schätzwert (12) zuführbar ist.
  3. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schaltungsanordnung (3) einen Integrator (11) zum Integrieren des Digitalsignals (10) aufweist.
  4. Messvorrichtung nach Anspruch 3, über den Integrator (11) ein Referenzsignal (12) für den Komparator (7) bereitstellbar ist.
  5. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei der Integrator (7) als Analogintegrator ausgebildet ist.
  6. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei der Integrator (7) als RC-Glied ausgebildet ist.
  7. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei der Integrator (7) als digitaler Integrator, insbesondere als rückgekoppelter Addierer, als Zähler oder als Schieberegister, ausgebildet ist.
  8. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Komparator (7) eine Hysterese aufweist.
  9. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schaltungsanordnung (3) eine Einrichtung zur Bitratenkonvertierung (14 =, insbesondere eine Einrichtung zur Bitratenreduktion, des Digitalsignals (10) aufweist.
  10. Verfahren zum Messen eines elektrischen Stroms (I) mit einer Rogowski-Spule (2), über die eine analoge Spulenspannung bereitstellt wird, welche proportional zu der zeitlichen Ableitung des elektrischen Stroms (I) ist, und mit einer Schaltungsanordnung (3), über welche die Spulenspannung ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (3) einen mit der Rogowski-Spule (2) verbundenen Komparator (7) umfasst, mit dem ein von der Spulenspannung abhängiges Digitalsignal (10) erzeugt wird.
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